(57)【要約】【課題】  気密封止した接合部分からの気密リークを防ぐ。【解決手段】  キャビティ２Ａの内部に電子部品Ｄを収納する基板２をキャップ４によって気密封止した電子デバイス１０であって、電子部品Ｄを収納するキャビティ４を有する基板２と、基板２のキャップ４との接合面に設けられるシールメタライズ３と、キャビティ２Ａ内に収容される電子部品Ｄと、キャビティ２Ａを覆うようにシールメタライズ３の上に載置されるキャップ４と、シールメタライズ３とキャップ４との間に設けられる、銀ロウ５Ａ又は金スズに複数の粒状体５Ｂが配合されたロウ材５と、を備えて構成されることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀ロウ又は金スズに複数の粒状体を配合してなることを特徴とするロウ材。
【請求項２】
前記粒状体の形状が、突起状又は球状となっていることを特徴とする請求項１に記載のロウ材。
【請求項３】
前記粒状体が、水晶、セラミック、ガラス、金属のいずれか１つからなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロウ材。
【請求項４】
キャビティの内部に電子部品を収納する基板をキャップによって気密封止した電子デバイスであって、
前記電子部品を収納する前記キャビティを有する前記基板と、
前記基板の前記キャップとの接合面に設けられるシールメタライズと、
前記キャビティ内に収容される前記電子部品と、
前記キャビティを覆うように前記シールメタライズの上に載置される前記キャップと、
前記シールメタライズと前記キャップとの間に設けられる、銀ロウ又は金スズに複数の粒状体が配合されたロウ材と、
を備えて構成されることを特徴とする電子デバイス。
【請求項５】
キャビティの内部に電子部品を収納する基板をキャップによって気密封止した電子デバイスの封止方法であって、
前記基板の前記キャップとの接合面に設けられるシールメタライズに、銀ロウ又は金スズに複数の粒状体が配合されたロウ材を介して前記キャビティを覆う前記キャップを載置する工程と、
前記キャップと前記基板とを接合する工程とを含むことを特徴とする電子デバイスの封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロウ材、電子デバイス及び電子デバイスの封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子デバイスに用いられるパッケージは、セラミックからなる矩形形状の基板と金属やセラミックからなるキャップとから主に構成されている。
基板は、アルミナの粉末バインダーを含む材料を混ぜてグリーンシート状にしたものを積層させて焼成を行うことにより形成される。また、この基板には、電子部品を搭載するためのキャビティが形成されており、キャップとの接合面にシールメタライズが施されている。このシールメタライズ上にキャップを載置することでキャビティを覆い、この状態で加圧しながら、接合面がシールメタライズされた基板とキャップとを銀ロウ等のロウ材を介して所定の手法で接合し、キャビティ内を気密封止する。
気密封止は、キャビティ内に搭載される半導体素子や水晶振動素子などの圧電振動素子等の電子部品に形成される金属薄膜電極を外気から保護するために行われる。そして、気密封止を行うための所定の手法とは、シーム溶接、ビーム溶接、はんだ等のロウ接合等が主な手法として挙げられる。
【０００３】
ここで、セラミックからなる基板は、その製造過程において、キャップとの接合面がキャビティ方向へ向かうにつれて低くなるように傾斜することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような接合面において、気密封止を確実に行うため種々の検討を行った。
これにより、図４（ａ）に示すように、セラミックからなる矩形形状の基板２は、その製造過程において、グリーンシートを焼成させる工程で原材料が収縮し、シールメタライズされた四つの隅部Ｋが突出し、四つの辺がその中央部Ｈに向かうにつれて低くなるように形成されることが判明した。
【特許文献１】特開２００３−２２４２２２号公報（段落０００２〜０００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
セラミックからなる矩形形状の基板を製造するときに、シールメタライズされた四つの隅部Ｋが突出し、四つの辺がその中央部Ｈに向かうにつれて低くなるように形成されると、気密封止の際にシールメタライズされた四つの隅部から気密リークしやすいという現象が見受けられた。
【０００５】
図４（ｂ）に示すように、基板２のキャップ４との接合面上であって、当該キャップ４裏側におけるロウ材の接合領域は、キャップ４の隅部ＣＫまで達していないため、ここからの気密リークが起こっていた。
これは、基板２のキャップ４との接合面がキャビティ２Ａ方向へ向かうにつれて低くなることと、基板２が、シールメタライズされた四つの隅部Ｋが突出し、四つの辺がその中央部Ｈに向かうにつれて低くなるように形成されることに起因している。
【０００６】
基板２とキャップ４との接合の前に、当該基板２とキャップ４とが加圧されると、キャップ４の角部ＣＮが基板２と接触する部分のロウ材を排除することとなる。
また、前記接合面がキャビティ２Ａ方向へ向かうにつれて低くなるため、基板２の隅部Ｋの部分のロウ材がキャップ４と接触しないこととなる。
これにより、キャップ４の裏側におけるロウ材の接合領域が、キャップ４の角部ＣＮまで達することがなく、また、間隙ＣＫが生じてしまい、気密リークが起こることになる。
これは、ロウ材がキャップ４に設けられる場合も同様である。
【０００７】
また、近年、電子機器の小型化が進むに伴い、電子デバイスも小型化が求められているが、電子デバイスに用いられるパッケージが小型化すると、従来のロウ材では、シールメタライズと蓋との間の間隙に入り込み難くなるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、気密リークを防ぐロウ材、電子デバイス及び電子デバイスの封止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明は、ロウ材であって、銀ロウ又は金スズに複数の粒状体を配合してなることを特徴とする。
【００１０】
このように、銀ロウ又は金スズに複数の粒状体を配合したことで、複数の粒状体がシールメタライズとキャップとの間に挟まることでシールメタライズとキャップとの間に空間ができ、そこに銀ロウ又は金スズが入り込むので、接合されない領域をなくすことができるようになっている。
【００１１】
また、本発明は、前記粒状体の形状が、突起状又は球状となっていても良い。
ここで、突起状とは、少なくとも全体形状の一部に突起する部分が存在する形状をいう。
このように、粒状体が突起状となる場合は、シールメタライズとキャップとの間に滑ることなく挟まった状態を維持しやすくなり、粒状体が球状となる場合は、シールメタライズとキャップとの間を均等にすることができるようになっている。
【００１２】
また、本発明は、前記粒状体が、水晶、セラミック、ガラス、金属のいずれか１つからなることを特徴とする。
つまり、銀ロウ又は金スズに溶け込まない材質であって、水晶、セラミック、ガラス、金属のいずれか１つからなっていれば良い。
これにより、ロウ材に配合される際や接合の際に溶けることなくシールメタライズとキャップとの間に挟まるようになっている。
【００１３】
また、本発明は、キャビティの内部に電子部品を収納する基板をキャップによって気密封止した電子デバイスであって、前記電子部品を収納する前記キャビティを有する前記基板と、前記基板の前記キャップとの接合面に設けられるシールメタライズと、前記キャビティ内に収容される前記電子部品と、前記キャビティを覆うように前記シールメタライズの上に載置される前記キャップと、前記シールメタライズと前記キャップとの間に設けられる、銀ロウ又は金スズに複数の粒状体が配合されたロウ材と、を備えて構成されることを特徴とする電子デバイスである。
【００１４】
このように、シールメタライズとキャップとの間に銀ロウ又は金スズに複数の粒状体が配合されたロウ材を設けたことにより、複数の粒状体がシールメタライズとキャップとの間に挟まることでシールメタライズとキャップとの間に空間ができ、そこに銀ロウ又は金スズが入り込むので、接合されない領域をなくすことができるようになっている。
【００１５】
また、本発明は、キャビティの内部に電子部品を収納する基板をキャップによって気密封止した電子デバイスの封止方法であって、前記基板の前記キャップとの接合面に設けられるシールメタライズに、銀ロウ又は金スズに複数の粒状体が配合されたロウ材を介して前記キャビティを覆う前記キャップを載置する工程と、前記キャップと前記基板とを接合する工程とを含むことを特徴とする電子デバイスの封止方法である。
【００１６】
このように、基板のキャップとの接合面に設けられたシールメタライズに、銀ロウ又は金スズに複数の粒状体が配合されたロウ材を介してキャップを載置した後、基板とキャップとを接合することで、複数の粒状体がシールメタライズとキャップとの間に挟まってシールメタライズとキャップとの間に空間ができ、そこに銀ロウ又は金スズが入り込むので、接合されない領域をなくすことができる。
【発明の効果】
【００１７】
このようなロウ材によれば、複数の粒状体がシールメタライズとキャップとの間に挟まってシールメタライズとキャップとの間に空間ができ、そこに銀ロウ又は金スズが入り込むので、接合されない領域がなくなり、気密リークを防ぐことができる。
【００１８】
また、このような電子デバイスによれば、シールメタライズとキャップとの間に銀ロウ又は金スズに複数の粒状体が配合されたロウ材を設けたことにより、複数の粒状体がシールメタライズとキャップとの間に挟まることでシールメタライズとキャップとの間に空間ができ、そこに銀ロウ又は金スズが入り込むので、接合されない領域がなくなり、気密リークを防ぐことができる。
【００１９】
また、基板のキャップとの接合面に設けられたシールメタライズに、銀ロウ又は金スズに複数の粒状体が配合されたロウ材を介してキャップを載置した後、基板とキャップとを接合することで、複数の粒状体がシールメタライズとキャップとの間に挟まってシールメタライズとキャップとの間に空間ができ、そこに銀ロウ又は金スズが入り込むので、接合されない領域がなくなり、気密リークを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）は、基板の一例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、基板にキャップを載置する前の状態の一例を示す斜視図であり、図１（ｃ）は、基板にキャップを載置した状態の一例を示す斜視図である。図２は、基板とキャップとが接合された状態の一例を示す斜視図である。図３（ａ）は、本発明に係る圧電デバイスを部分的に拡大した断面図であり、図３（ｂ）は、粒状体が球状となる場合の一例を示す断面図である。
なお、本実施形態において、電子部品を金属薄膜電極が形成された水晶振動素子として説明する。また、ロウ材は、銀ロウに球状でガラスからなる複数の粒状体を配合した場合について説明する。
【００２１】
図１〜図３（ａ）に示すように、本発明に係る圧電デバイス１０は、水晶振動素子Ｄを収納するキャビティ２Ａを有する基板２と、基板２のキャップ４との接合面に設けられるシールメタライズ３と、キャビティ２Ａ内に収容される水晶振動素子Ｄと、キャビティ２Ａを覆うように基板２のシールメタライズ３上に載置されるキャップ４と、シールメタライズ３とキャップ４との間に設けられるロウ材５と、から主に構成されている。
【００２２】
基板２は、セラミックからなり、従来から用いられているものであって、アルミナの粉末バインダーを含む材料を混ぜてグリーンシート状にしたものを積層させて焼成を行って、平面視矩形形状に形成される。また、この基板２には、水晶振動素子Ｄを搭載するための平面視矩形形状のキャビティ２Ａが形成されており、キャップ４との接合面にシールメタライズ３が設けられている。
【００２３】
また、基板２のキャビティ２Ａ内の底面には水晶振動子Ｄを実装するための実装パッド（図示せず）が設けられており、この実装パッドから基板２の裏側に設けられる外部実装パッド（図示せず）に電気的に接続されている。
この基板２は、前記グリーンシートを焼成する過程でシールメタライズ３がされた四つの隅部Ｋが突出し、四つの辺がその中央部Ｈに向かうにつれて低くなるように形成される。
【００２４】
水晶振動素子Ｄは、所定のカットアングルでカットされたものであって、両主面に金属薄膜電極（図示せず）が形成されており、この金属薄膜電極が前記基板２の実装パッドに接合されることで基板２に実装される。これにより、水晶振動子Ｄはキャビティ２Ａ内に収容されることとなる。
【００２５】
シールメタライズ３は、従来のものが用いられ、基板２のキャップ４との接合面に設けられる。
【００２６】
ロウ材５は、図１〜図３（ａ）に示すように、銀ロウ５Ａに複数の粒状体５Ｂを配合してなる。
このロウ材５は、シールメタライズ３の上に設けられており、ロウ材５の銀ロウ５Ａは、従来と同様に、基板２とキャップ４とを接合する役割を果たし、複数の粒状体５Ｂは、球状の形状となっており、接合される基板２のシールメタライズ３とキャップ４との間に挟まれる（図３（ａ）参照）ことで銀ロウ５Ａが入り込める空間を確保する役割を果たす。
【００２７】
この複数の粒状体５Ｂは、銀ロウ５Ａへの配合の際、及び基板２とキャップ４との接合の際に銀ロウ５Ａに溶け込むことがない。したがって、確実にシールメタライズ３とキャップ４との間に挟まれるようになっている。また、球状となっていることから、シールメタライズ３とキャップ４とに挟まれた際に均等な空間を設けるため、銀ロウ５Ａの入り込みが容易となる。
【００２８】
このように、複数の粒状体５Ｂを銀ロウ５Ａに配合したことにより、基板２のシールメタライズ３とキャップ４とが接触するのを防ぎ、銀ロウ５Ｂが存在しない部分をなくして基板２とキャップ４とを接合することができる。
具体的には、シールメタライズ３とキャップ４との間に複数の粒状体５Ｂが挟まれて空間を作り、その空間に銀ロウ５Ａが入り込むので、銀ロウ５Ｂが存在しない部分がなくなり、基板２とキャップ４との接合状態を良好にする。
【００２９】
キャップ４は、従来のものが用いられ、基板２のキャビティ２Ａを覆うものである。このキャップ４は、その外縁が基板２との接合面であって、ロウ材５の上に位置させて、基板２のキャビティ２Ａを覆うように載置される。
【００３０】
キャップ４を基板２のシールメタライズ３の上に載置した状態で加圧して接合を行うと、基板２の隅部Ｋでロウ材５の複数の粒状体５Ｂがキャップ４と基板２のシールメタライズ３とに挟まり、当該キャップ４と基板２のシールメタライズ３との間に空間が設けられる。この空間に銀ロウ５Ａが入り込み、接合不良のない良好な接合状態が得られる。
【００３１】
したがって、電子機器（図示せず）の小型化に伴って電子デバイス１０のパッケージが小型化しても、ロウ材５の銀ロウ５Ａが入り込める空間を確保することができるので、気密リークを防いだ良好な気密封止状態となる。
なお、キャップ４と基板２との接合には、従来から用いられているシーム溶接、ビーム溶接、はんだ等のロウ接合等の手法を採用することができる。
【００３２】
次に、本発明に係る圧電デバイスの封止方法について説明する。
まず、基板２のキャップ４との接合面に設けられるシールメタライズ３に（図１（ａ）参照）、ロウ材５を設ける（図１（ｂ）参照）。この状態の基板２の上に、つまり、ロウ材５の上にキャビティＡ２を覆うキャップ４を載置する（図１（ｃ）参照）。
【００３３】
次に、基板２とキャップ４とを前記手法により接合する（図２参照）。このとき、ロウ材５の複数の粒状体５Ｂは、基板３の隅部Ｋでキャップ４と基板２のシールメタライズ３との間に挟まれ（図３（ａ）参照）、銀ロウ５Ａが入り込める空間を設ける。この空間に銀ロウが入り込み、この状態で接合が行われる。つまり、基板２の接合面の形状の影響を受けることなく良好な接合が行われることとなる。
【００３４】
したがって、銀ロウ５Ａに複数の粒状体５Ｂを配合したことにより、ロウ材が介在しない部分をなくすころができるので、基板の四つの隅部から気密リークを防ぐ本発明の圧電デバイス１０を構成することができる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、銀ロウに複数の粒状体を配合したがこれに限るもので無く、金スズに複数の粒状体を配合しても同様の効果を奏する。
また、電子部品に水晶振動子を用いたがこれに限るもので無く、半導体素子であってもよい。なお、半導体素子にはＩＣ（発振回路）を含むものとする。
また、キャップ４の基板２との接合する側の面（又は縁）にロウ材５を設けても良い。
【００３６】
また、図３（ｂ）に示すように、粒状体５Ｂ´の形状を突起状とした水晶振動子１０としてもよい。これにより、シールメタライズ３とキャップ４とに挟まれた際に、その挟まった状態を維持しやすくなる。
また、粒状体は、銀ロウ又は金スズに配合される際、及び接合の際に解けることのない材質として、ガラス以外に、水晶、セラミック、金属を用いることができる。このような材質を用いても、同様の効果を奏する。
【００３７】
さらに、平坦度の悪い接合面を有する基板又はキャップとの接合においても、同様の効果を奏する。
つまり、基板２の隅部Ｋ以外でせり出す部分があっても、接合物と被接合物との間に複数の粒状体が挟まって空間を形成するので、その空間に銀ロウ又は金スズが入り込むので、気密リークを防ぐ接合を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】（ａ）は基板の一例を示す斜視図であり、（ｂ）は、基板にキャップを載置する前の状態の一例を示す斜視図であり、（ｃ）は、基板にキャップを載置した状態の一例を示す斜視図である。
【図２】基板とキャップとが接合された状態の一例を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明に係る圧電デバイスを部分的に拡大した断面図であり、（ｂ）は粒状体が突起状となる場合の一例を示す断面図である。
【図４】（ａ）は従来の圧電デバイスの基板を示す斜視図であり、（ｂ）は気密リークの状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    圧電デバイス
２      基板
２Ａ    キャビティ
３      シールメタライズ
４      キャップ
５      ロウ材
５Ｂ    複数の粒状体
Ｋ      隅部
Ｈ      中央部
Ｄ      水晶振動子（電子部品）
【図１】
2007066931.tif 000003
【図２】
2007066931.tif 000004
【図３】
2007066931.tif 000005
【図４】
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